2023届新高考化学一轮分层练案(十七)无机非金属材料

一轮分层练案（十七）无机非金属材料（基础课）一、选择题(本题包括10小题，每小题只有1个选项符合题意)1．中华优秀传统文化涉及很多的化学知识。下列有关说法不正确的是()A．“自古书契多编以竹简，其用缣帛者(丝质品)谓之为纸”，这里的纸主要成分为纤维素B．中国蓝是古代人工合成的蓝色化合物，其化学式为BaCuSi4O10，可改写成BaO·CuO·4SiO2C．东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞的描述：“……得火则飞，不见埃尘，将欲制之，黄芽为根。”这里的黄芽是指硫D．《天工开物》记载：“凡埏泥造瓦，掘地二尺余，择取无沙黏土而为之”。这里的瓦属于传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐【答案】A“自古书契多编以竹简，其用缣帛者谓之为纸”，缣帛是丝织品，蚕丝的主要成分是蛋白质，故A错误；硅酸盐改写成氧化物形式时：活泼的金属氧化物写在前面，再写SiO2，含氢元素的H2O写在最后，所以BaCuSi4O10用氧化物形式表示：BaO·CuO·4SiO2，故B正确；液态的金属汞，受热易变成汞蒸气，汞属于重金属，能使蛋白质变性，属于有毒物质，但常温下，能和硫反应生成硫化汞，从而防止其变成汞蒸气，黄芽指呈淡黄色的硫黄，故C正确；择取无沙黏土而为之得到“瓦”，是传统无机非金属材料，主要成分为硅酸盐，故D正确。2．下列关于SiO2和CO2的叙述不正确的是()A．都是共价化合物B．都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应C．都能溶于水且与水反应生成相应的酸D．SiO2可用于制光导纤维，干冰可用于人工降雨【答案】CSiO2和CO2都是共价化合物，A正确；都是酸性氧化物，都能与强碱溶液反应产生盐和水，B正确；SiO2不能溶于水且不能与水反应生成相应的酸，C错误；光在SiO2中可以全反射，因此SiO2可用于制光导纤维，固态CO2容易升华，升华时吸收大量的热，因此干冰可用于人工降雨，D正确。3．大多数物质的俗名是根据其特殊的物理性质或用途得来的。下列物质的俗名与化学式或用途不相符的一组是()选项俗名主要成分(化学式)用途A石英SiO2集成电路板B纯碱Na2CO3制备玻璃C水玻璃Na2SiO3制备硅胶D铁红Fe2O3用作油漆和涂料【答案】A石英主要用于生产玻璃，也可用于制造光导纤维，晶体硅才用于制作集成电路板。4．有些科学家提出硅是“21世纪的能源”，下列说法正确的是()A．晶体硅具有半导体性质，可用于生产光导纤维B．玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，故常用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰C．陶瓷、水泥、石英玻璃都属于硅酸盐材料D．硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2【答案】DA项，晶体硅具有半导体性质，可用于生产电脑芯片，二氧化硅可用于制造光导纤维，不正确；B项，玻璃中含有的SiO2可与NaOH溶液反应，但不能用NaOH溶液雕刻玻璃纹饰，因为玻璃表面是光滑的，不正确；C项，陶瓷、水泥属于硅酸盐材料，石英玻璃的主要成分是二氧化硅，不正确；D项，硅酸盐Na2Fe2Si3O9用氧化物的形式可表示为Na2O·2FeO·3SiO2，正确。5．下列说法不正确的是()A．SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃B．向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶C．氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4D．石英是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能【答案】DA项，SiO2能与氢氟酸反应，因此可用氢氟酸刻蚀玻璃，正确；B项，向Na2SiO3溶液中逐滴加入稀盐酸制备硅酸凝胶，正确；C项，氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，化学式为Si3N4，正确；D项，硅是良好的半导体材料，可以制成光电池，将光能直接转化成电能，不是石英，错误。6．能证明硅酸的酸性弱于碳酸酸性的实验事实是()A．CO2溶于水形成碳酸，SiO2难溶于水B．CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀C．高温下SiO2与碳酸盐反应生成CO2D．氯化氢通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀【答案】B酸性强弱与水溶性没有关系，则无法据此比较酸性强弱，故A错误；CO2通入可溶性硅酸盐中析出硅酸沉淀，反应方程式是Na2SiO3＋H2O＋CO2=Na2CO3＋H2SiO3↓，反应原理是强酸制弱酸，说明碳酸比硅酸酸性强，故B正确；比较强酸制取弱酸是在溶液中进行的反应，则在高温下固体之间的反应不能比较酸性强弱，故C错误；HCl通入可溶性碳酸盐溶液中放出气体，其气体通入可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，根据强酸制弱酸，只能说明盐酸的酸性比碳酸强，可溶性硅酸盐溶液中生成沉淀，可能为盐酸与硅酸盐的反应，无法确定碳酸与硅酸酸性的强弱，故D错误。7．由二氧化硅制高纯硅的流程如图，下列判断中错误的是()A．①②③均属于氧化还原反应B．氢气和氯化氢均可循环利用C．二氧化硅是一种坚硬难熔的固体D．三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5g【答案】D①②③反应前后元素化合价发生改变，故①②③发生的反应均是氧化还原反应，A正确；由二氧化硅制高纯硅的流程图中反应过程中生成氢气和氯化氢，同时氯化氢和氢气也作为反应物参与化学反应，故氢气和氯化氢均可循环利用，B正确；二氧化硅熔点比较高，硬度比较大，C正确；三氯甲硅烷(SiHCl3)摩尔质量为135.5g·mol－1，D错误。8．《青花瓷》中所描述的“瓶身描述的牡丹一如你初妆”“色白花青的锦鲤跃然于碗底”等图案让人赏心悦目，但古瓷中所用颜料成分一直是个谜，近年来科学家才得知大多为硅酸盐，如蓝紫色的硅酸铜钡(BaCuSi2Ox，铜为＋2价)，下列有关硅酸铜钡的说法不正确的是()A．可用氧化物形式表示为BaO·CuO·2SiO2B．易溶解于强酸和强碱C．性质稳定，不易脱色D．x＝6【答案】B硅酸盐用氧化物形式表示时，书写顺序为：活泼金属氧化物、不活泼金属氧化物、二氧化硅、水，所以硅酸铜钡用氧化物形式表示BaO·CuO·2SiO2，故A正确；硅酸铜钡能稳定存在，说明不易溶解于强酸和强碱，故B错误；青花瓷能长期不褪色，说明硅酸铜钡性质稳定不易脱色，故C正确；硅酸铜钡中Ba为＋2价、Cu为＋2价、Si为＋4价、O为－2价，根据化合价代数和等于0，可知x＝6，故D正确。9．工业上利用无机矿物资源生产部分材料的流程示意图如下。下列说法正确的是()(注：铝土矿中含有Al2O3、SiO2、Fe2O3)A．在铝土矿制备较高纯度Al的过程中只用到NaOH溶液、CO2气体B．石灰石、纯碱、石英、玻璃都属于盐，都能与盐酸反应C．在制粗硅时，氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1D．黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的SO2既是还原产物又是氧化产物【答案】D由铝土矿制备较高纯度Al，可用氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠溶液，过滤后通入CO2气体生成氢氧化铝，氢氧化铝分解生成氧化铝，电解氧化铝可生成铝，电解时为降低熔点，可加入冰晶石，A错误；石英主要成分为二氧化硅，不是盐，与盐酸不反应，且玻璃也与盐酸不反应，B错误；粗硅的反应：SiO2＋2Ceq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑，反应中SiO2为氧化剂，C为还原剂，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2，C错误；黄铜矿(CuFeS2)与O2反应产生的Cu2S、SO2、FeO中CuO元素化合价降低，则Cu2S、FeO均是还原产物，SO2既是还原产物又是氧化产物，D正确。10．灼热的焦炭与水蒸气反应所得产物为H2、CO和少量CO2，为了检验产物中的H2和CO(设气体均被充分吸收)，设计如下实验装置，下列有关说法错误的是()A．为了实验安全，应先点燃①处酒精灯，后点燃④处酒精灯B．②③⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水C．④中黑色固体变红色，即可证明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种D．若用碱石灰替换无水硫酸铜，也可以达到检验H2和CO的目的【答案】D由图可知，①中C与水蒸气反应生成H2、CO和少量CO2，实验目的为检验产物中的H2和CO，则②中NaOH溶液可除去CO2，③中浓硫酸干燥气体，④中H2和CO均还原CuO，若无水硫酸铜变蓝，则检验出含有氢气，⑤中澄清石灰水变浑浊可检验出含有CO，最后处理尾气。A项，H2、CO不纯时加热易发生爆炸，则为了实验安全性，应先点燃①处酒精灯，排出装置中空气后点燃④处酒精灯，正确；B项，由上述分析可知，②、③、⑤中依次盛装氢氧化钠溶液、浓硫酸和澄清石灰水，正确；C项，H2和CO均还原CuO，当黑色氧化铜变红色，只能说明产物中一定含有H2和CO中的一种或两种，无法确定具体是哪种气体，正确；D项，若用碱石灰替换无水硫酸铜，碱石灰可吸收水、二氧化碳，不能检验氢气，故D错误。二、非选择题11．硅是无机非金属材料的主角，硅的氧化物和硅酸盐约占地壳质量的90%以上。(1)下列物质不属于硅酸盐的是________(填字母)。A．陶瓷 B．玻璃C．水泥 D．生石灰(2)SiO2是玻璃的主要成分之一，SiO2与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为__________________，工艺师常用________(填物质名称)来雕刻玻璃。(3)用Na2SiO3水溶液浸泡过的棉花不易燃烧，说明Na2SiO3可用作______________。Na2SiO3可通过SiO2与纯碱混合高温熔融反应制得，高温熔融纯碱时下列坩埚可选用的是________(填字母)。A．普通玻璃坩埚 B．石英玻璃坩埚C．氧化铝坩埚 D．铁坩埚(4)工业上常用2C＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高温))Si＋2CO↑制备粗硅，该反应物中所含元素化合价升高的物质是________(填化学式，下同)，氧化剂是________。解析：(1)生石灰(CaO)不含Si元素，不属于硅酸盐。(2)SiO2与NaOH溶液反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O，SiO2与HF反应，所以通常用氢氟酸来雕刻玻璃。(3)Na2SiO3水溶液又称“水玻璃”，具有阻燃的功能，因此可用作防火剂。含有SiO2的坩埚可与Na2CO3反应，Al2O3也可与Na2CO3反应。【答案】(1)D(2)SiO2＋2NaOH=Na2SiO3＋H2O氢氟酸(3)防火剂D(4)CSiO212．晶体硅是信息科学和能源科学中的一种重要材料，可用于制芯片和太阳能电池等。以下是工业上制取纯硅的一种方法：请回答下列问题(各元素用相应的元素符号表示)：(1)在上述生产过程中，属于置换反应的有________(填反应代号)。(2)写出反应③的化学方程式_________________________________________。(3)化合物W的用途很广，通常可用作建筑工业和造纸工业的黏合剂，可作肥皂的填充剂，是天然水的软化剂。将石英砂和纯碱按一定比例混合加热至1373～1623K反应，生成化合物W，其化学方程式是____________________________________________________。(4)A、B、C三种气体在“节能减排”中作为减排目标的一种气体是________(填化学式)；分别通入W溶液中能得到白色沉淀的气体是____________(填化学式)。(5)工业上合成氨的原料H2的制法是先把焦炭与水蒸气反应生成水煤气，再提纯水煤气得到纯净的H2，提纯水煤气得到纯净的H2的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。解析：反应①为石英砂和焦炭生成粗硅和一氧化碳的反应：SiO2＋2C3273K,Si＋2CO↑，属于置换反应；反应②是Si＋3HCl523～527K,SiHCl3＋H2，属于置换反应；反应③是SiHCl3＋H21357K,Si＋3HCl，属于置换反应；反应④为特定条件下的反应：CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(1073K),\s\do5(催化剂))H2＋CO2，不属于置换反应。A、B、C分别为CO、CO2、HCl，其中CO2是温室气体，是节能减排的目标气体；CO2和HCl通入W(硅酸钠)溶液中能够生成白色沉淀(硅酸)。【答案】(1)①②③(2)SiHCl3＋H21357K,Si＋3HCl(3)SiO2＋Na2CO31373～1623K,Na2SiO3＋CO2↑(4)CO2CO2和HCl(5)CO＋H2Oeq\o(=,\s\up7(1073K),\s\do5(催化剂))CO2＋H2、CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O13．高纯硅是制作光伏电池的关键材料，如图是一种生产高纯硅的工艺流程示意图：已知：①流化床反应器的主反应：Si＋3HCleq\o(=,\s\up7(250～300℃))SiHCl3＋H2；②还原炉的主反应：SiHCl3＋H2eq\o(→,\s\up7(1100～1200℃))Si＋3HCl；③SiHCl3极易水解：SiHCl3＋3H2O=H2SiO3＋H2↑＋3HCl↑。回答下列问题：(1)石英砂的主要成分为SiO2，SiO2是一种酸性氧化物，能与烧碱反应生成盐和水，下列物质中也能与烧碱反应生成盐和水的是________(填字母)。A．Al B．Al2O3C．CuO D．NaHCO3SiO2还能在一种常见的酸中溶解，生成一种气态含硅物质，这种酸的电子式为____________。(2)电弧炉中生成粗硅，反应的化学方程式为____________。若电弧炉中焦炭过量，还会有SiC生成，石英砂和焦炭生成SiC的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为____________。(3)整个操作流程都需隔绝空气，原因是________________________________________________________________________________________________(答出两条即可)。(4)流化床反应器中除SiHCl3外，还可能发生副反应，生成其他含硅化合物(如SiCl4、SiH2Cl2、SiH3Cl等)，可以用分馏的方法加以分离，该操作方法的理论依据是________________________________________________________________________。(5)上述操作流程中可以循环利用的物质是____________________________________。解析：(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，故A不符合题意